植物材料催化裂解製取可燃氣體的方法及其生產裝置的製作方法
2023-07-02 22:02:36 1
專利名稱：植物材料催化裂解製取可燃氣體的方法及其生產裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種植物材料催化裂解製取可燃氣體的方法及其生產裝置技術領域。
背景技術：
植物的光合作用是天然的、最有效的生產方法，現在人類生產、生活所需的大多數物資都是通過它來直接或間接獲得。對人類戰勝疾病，目前過多地依賴化學合成藥物，它們的副作用較大，有損人體健康。而利用天然生物資源來提取藥物進行生產，可大大降低副作用，有益人類健康素質的大幅度提高。對於人類文明發展最重要的動力能源而言，由於人類對礦物能源的無休止消耗，煤和石油資源正在不可逆地減少，終有枯竭的一天。因此，利用植物材料這一可再生資源開發新能源替代當今的煤和石油的生產，其意義十分深遠。為此本發明人多次申報了有關植物材料催化裂解製取可燃氣體的專利，如專利申請號為00127502.X的中國專利「植物材料催化裂解製取可燃氣體的生產方法」，其特徵在於將植物材料與強鹼性或中鹼性的催化劑以質量比1∶1～10％混合後加入裂解爐中，在壓力0～5大氣壓、溫度200-900℃、隔絕空氣條件下，進行催化裂解反應產生低分子可燃氣體，其具有方法簡單、轉化率高、殘留物少等優點，適宜在農村推廣應用，但是該方法也有進一步改進的一面，如直接將有些植物的有益成分也分解掉了，只是製取了一些可燃氣體，有點得不償失，會造成經濟效益不明顯，有待進一步改進；專利號為00249749.2的中國專利「植物材料化學裂解製取可燃氣裝置」也僅僅報導了生產可燃氣體的裝置，不能對植物材料做更多的進一步綜合利用，提高其經濟價值，使植物材料的有用組分得到人類充分利用。
發明內容
本發明所要解決的首要技術問題是針對現有技術做進一步改進和完善而提供一種植物材料催化裂解製取可燃氣體的方法，它能對部分植物材料能提取其有益的組分，然後再催化裂解製取可燃氣體，這樣對部分植物材料能做更多的綜合利用，並提高其經濟價值，並且方法合理簡單，容易實施。
本發明所要解決的再一個技術問題是提供一種上述方法中專用的生產裝置，其結構合理、簡單並容易實施。
本發明解決上述首要技術問題所採用的技術方案為該種植物材料催化裂解製取可燃氣體的方法，其特徵在於將植物材料粉碎後加入到反應釜中，在同一反應釜中先經液固浸取或氣固提取有效成分後，再混入1-10％質量百分比的鹼性化合物到反應釜中，在壓力1-10大氣壓、溫度200-900度、隔絕空氣的條件下進行催化裂解反應生產低分子可燃氣體。
上述的鹼性化合物選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鈣、氧化鈣、醋酸鈉、醋酸鉀或醋酸鈣粉末，但優先選用廉價經濟的氫氧化鈣或氧化鈣粉末。
上述的氫氧化鈣混入是利用反應釜浸取液提純分離裝置中的泵和管道將氫氧化鈣乳液泵入到反應釜中與植物材料混合均勻，然後再放出多餘的氫氧化鈣乳液，這樣能充分利用泵和管道，將催化劑與植物材料混合均勻。
上述的低分子可燃氣體經過分離裝置後分為可液化的可燃氣體和難液化的可燃氣體，其中可液化的可燃氣體去裝瓶，難液化的可燃氣體去燃燒作為加熱的熱源去加熱植物材料，來充分利用可燃氣體，達到降低成本目的。
上述的植物材料選用樹木的枝、葉、竹塊、作物的秸、稈、種子與果實的皮、芯、殼、核、各種荒草、蒿草、種植草以及木屑、糖渣，加工成顆粒狀或片狀，顆粒直徑在1-10mm範圍，片狀為厚0.2-2mm，面積在10-1000平方毫米範圍。
上述的反應釜其加熱是利用上部的加熱氣體進口通入加熱氣體，下部設置加熱氣體出口，從上而下進行加熱，對於某些材料如竹子來提取鮮竹瀝特別適用，能提高產品的產量和產品的質量。
本發明解決上述再一個技術問題所採用的技術方案為該專用的生產裝置，其包括有化學反應釜，在反應釜的底部設置了殘渣出口和蓋板，在反應釜的上部分別設置了進料口及蓋板和可燃氣體出口，反應釜中下部有加熱氣體進口，另有汽化加熱器將氣體加熱後接該加熱氣體進口，其特徵在於反應釜上下部位分別設置有浸取液的進口和出口，其浸取液的出口經過循環泵和管道接其進口，在管道上可以接有三通閥，通過三通閥去接浸取液提純分離裝置。
上述的反應釜上部可燃氣體出口經過管道接有三通閥，通過三通閥分為兩路，其中一路去接冷凝分離裝置，另一路去接精餾分離裝置，精餾分離裝置上部出口的難液化的可燃氣體可以燃燒做熱源來加熱反應釜或汽化加熱器，精餾分離裝置中部出口的可液化可燃氣體去裝瓶。
上述的反應釜其加熱氣體進口設置在上部，而可燃氣體出口設置在下部，同時兼作為加熱氣體出口，反應釜底部有產品放出口。
與現有技術相比，本發明的優點在於該方法能避免部分植物材料僅僅裂解製取可燃氣體，能對部分植物材料提取其有益的組分，供人們其它使用，然後再催化裂解製取可燃氣體，這樣對部分植物材料能做更多的綜合利用，並提高其經濟價值，避免新的形式下浪費，而且該方法更加合理，在同一反應釜中對植物材料裂解以前先進行提取步驟，以獲得有益組分，也比較簡單，容易實施，成本低廉；該專用的生產裝置結構科學合理，在同一反應釜中只是增加了浸取液提純分離裝置或冷凝分離裝置以及必要的管道、閥門，所以比較簡單並容易改造和實施。
圖1本發明生產裝置流程圖；圖2本發明反應釜的示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
實施例1，如圖1、2所示，反應釜4底部設置有殘渣出口5和蓋板，爐體上部有進料口43及蓋板和可燃氣體出口47，進料口上方為皮帶輸送機一端，皮帶輸送機另一端上方設置有拌料粉碎機3，反應釜中下部有加熱氣體進口46，並有汽化加熱器6將氣體加熱後接加熱氣體進口46，反應釜上下部位還分別設置有浸取液進口41和出口42，浸取液進出口之間接有循環泵2和管道，經三通閥和管道連接浸取液提純分離裝置1。另外，上部的可燃氣體出口47通過管道接有三通閥7，經過三通閥7後分為兩路，其中一路接冷凝分離裝置8，另一路去接精餾分離裝置9，精餾分離裝置上部出口10的難液化的可燃氣體可以燃燒做熱源來加熱反應釜或汽化加熱器，精餾分離裝置中部出口11的可液化可燃氣體去裝瓶，下部出口12為要處理的焦油等重組份。反應釜上下部還分別設置有循環氣體出口和進口，循環氣體出口通過管道接循環加熱器，然後再經過管道接循環氣體進口，充分利用自身能源。
其工作過程如下當先浸取後裂解，植物材料用攪拌粉碎機粉碎成顆粒，然後用皮帶機輸送至反應釜的進料口，通過進料口加入反應釜內，關閉進料口蓋板。通過循環泵將浸取液送入反應釜內，並經循環泵進行浸取液的循環流動，來代替反應釜內浸取時的攪拌，來提高浸取效率，浸取液經浸取液提純分離裝置分離得植物的有效成分，同時經初始浸取液作清洗後，利用氫氧化鈣可以消除熱裂解過程產生的氟、氯、硫等有害氣體化合物逸出，減少環境汙染。再通過循環泵加入氫氧化鈣乳液，使植物材料表面附著氫氧化鈣顆粒，經循環泵抽乾氫氧化鈣水乳液，接著將可燃氣置換掉爐體內空氣或將其抽成真空，將可燃氣或油脂類經汽化加熱器加熱成為高溫氣體(如500℃)輸入反應釜體內，植物材料即發生熱化學裂解，產生各種組份可燃氣體，經出口排出，又經精餾分離裝置，分離出不可液化可燃氣體、可液化可燃氣體和焦油等組份。當先蒸餾後裂解時，加料過程一樣。通過汽化加熱器將氣體加熱到一定溫度送入反應釜體內，植物材料的有效成分汽化後通過可燃氣體出口經三通閥接冷凝分離裝置再分離，獲得有效成分；接下去的步驟就是化學裂解，通過循環泵加入氫氧化鈣乳液，爾後的操作與前面所述一致。在某些情況下，用於加熱的高溫氣體可從反應釜的頂部進入，而所產生的蒸餾所得組分或可燃氣由底部導出。
如常壓下，將穀殼裝入釜內，以1.25％鹽酸水溶液循環浸取4小時後，浸取液通過氨中和分離得植酸；隨後穀殼經清水洗後，加入強鹼性化合物，如氫氧化鈣佔物料重量比為8％，以汽化加熱器通入500℃的C3、C4燃氣對穀殼進行升溫裂解，得到各組分重量百分比見表(穀殼的重量比為基準)
實施例2在常壓下，將植物黃姜粉碎後裝入釜內，以乙醇進行循環浸取4小時後，浸取液經過濃縮分離得到黃姜皂素；隨後加入強鹼性化合物，氫氧化鈣佔物料重量比為5％，以汽化加熱器通入500℃的C3、C4燃氣對黃姜渣進行升溫裂解，得到各組分重量百分比見表(與鮮黃姜碎料的重量比)
其它條件與實施例1類似相同。
實施例3在常壓下，將鮮桉樹葉粉碎後裝入釜內，通過汽化加熱器輸入110℃的水蒸汽進行蒸餾吹取4小時後，得到桉葉油、香草醛等；隨後加入強鹼性化合物氫氧化鈣佔物料重量比為3％，以汽化加熱器通入600℃的C3、C4燃氣對桉葉渣進行升溫裂解，得到各組分重量百分比見表(與鮮桉葉碎料的重量比)
其它條件與實施例1類似相同。
實施例4，在常壓下，將穀殼裝入釜內，以1.5％鹽酸水溶液循環浸取3小時後，浸取液通過氨中和分離得植酸；隨後，穀殼經清水洗後，加入強鹼性化合物，氫氧化鈣佔物料重量比為6％，以汽化加熱器通入850℃的C3、C4燃氣對穀殼進行升溫裂解，在3個大氣壓條件下，得到各組分重量百分比見表(穀殼的重量比為基準)
其它條件與實施例1類似相同。
實施例5在常壓下，將植物黃姜粉碎後裝入釜內，以乙醇進行循環浸取5小時後，浸取液經過濃縮分離得到黃姜皂素；隨後加入強鹼性化合物，氫氧化鈣佔物料重量比為1％，以汽化加熱器通入350℃的C3、C4燃氣對黃姜渣進行升溫裂解，在5個大氣壓的條件下，得到各組分重量百分比見表(與鮮黃姜碎料的重量比)
其它條件與實施例1類似相同。
實施例6，其專用裝置設計為將加熱氣體的進口安置在反應釜的上部，加熱氣體的出口設置在反應釜的下部，同時兼做可燃氣體的出口，浸取液進口兼做產品的出口，其它與實施例1雷同，將新鮮的竹子粉碎成塊，放入到反應釜中，然後將120度的熱空氣通入到反應釜中，從上而下進行加熱，同時從反應釜的底部放出鮮竹瀝產品，一小時後，停止加熱，然後混入氧化鈣，其佔物料重量比為5％，然後經汽化加熱器通入400℃的C3、C4燃氣對竹塊進行升溫裂解，在2個大氣壓條件下，得到各組分重量百分比見表(竹塊的重量比為基準)
其它條件與實施例1雷同。
權利要求
1.一種植物材料催化裂解製取可燃氣體的方法，其特徵在於將植物材料粉碎後加入到反應釜中，在同一反應釜中先經液固浸取或氣固提取有效成分後，再混入1-10％質量百分比的鹼性化合物到反應釜中，在壓力1-10大氣壓、溫度200-900度、隔絕空氣的條件下進行催化裂解反應生產低分子可燃氣體。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的鹼性化合物選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鈣、氧化鈣、醋酸鈉、醋酸鉀或醋酸鈣粉末。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的鹼性化合物優先選用氫氧化鈣或氧化鈣粉末。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於所述的氫氧化鈣混入是利用反應釜浸取液分離提純裝置中的泵和管道將氫氧化鈣乳液泵入到反應釜中與植物材料混合均勻，然後再放出多餘的氫氧化鈣乳液來實現的。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的植物材料選用樹木的枝、葉、竹塊、作物的秸、稈、種子與果實的皮、芯、殼、核、各種荒草、蒿草、種植草以及木屑、糖渣，加工成顆粒狀或片狀，顆粒直徑在1-10mm範圍，片狀為厚0.2-2mm，面積在10-1000平方毫米範圍。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的低分子可燃氣體經過分離裝置後分為可液化的可燃氣體和難液化的可燃氣體，其中可液化的可燃氣體去裝瓶，難液化的可燃氣體去燃燒作為加熱的熱源。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的反應釜其加熱是利用上部的加熱氣體進口通入加熱氣體，下部設置加熱氣體出口，從上而下進行加熱的。
8.一種在如權利要求1所述方法中專用的生產裝置，其包括有化學反應釜，在反應釜的底部設置了殘渣出口和蓋板，在反應釜的上部分別設置了進料口及蓋板和可燃氣體出口，反應釜中下部有加熱氣體進口，另有汽化加熱器將氣體加熱後接該加熱氣體進口，其特徵在於反應釜上下部位分別設置有浸取液的進口和出口，其浸取液的出口經過循環泵和管道接其進口，在管道上接有三通閥，通過三通閥去接浸取液分離提純裝置。
9.根據權利要求8所述的生產裝置，其特徵在於所述的反應釜上部可燃氣體出口經過管道接有三通閥，通過三通閥分為兩路，其中一路去接冷凝分離裝置，另一路去接精餾分離裝置，精餾分離裝置上部出口的難液化的可燃氣體可以燃燒做熱源來加熱反應釜或汽化加熱器，精餾分離裝置中部出口的可液化可燃氣體去裝瓶。
10.根據權利要求8所述的生產裝置，其特徵在於所述的反應釜其加熱氣體進口設置在上部，而可燃氣體出口設置在下部，同時兼作為加熱氣體出口，反應釜底部有產品放出口。
全文摘要
本發明涉及植物材料催化裂解製取可燃氣體的方法及其生產裝置技術領域。其為更好地綜合利用植物材料而設計開發的。其特徵在於將植物材料粉碎後加入到反應釜中，在同一反應釜中先經液固浸取或氣固提取有效成分後，再混入1－10％質量百分比的鹼性化合物到反應釜中，在壓力1－10大氣壓、溫度200－900度、隔絕空氣的條件下進行催化裂解反應生產低分子可燃氣體。本發明還提供上述方法中的生產裝置。它具有簡單合理、容易實施、經濟效益好等優點，適合在可燃氣體製取方面進行推廣和應用。
文檔編號C10G1/02GK1485401SQ0213718
公開日2004年3月31日 申請日期2002年9月26日 優先權日2002年9月26日
發明者樓龍春 申請人:樓龍春